Расчёт усилителя напряжения низкой частоты

Исходными данными для расчета усилителя напряжения низкой частоты на сопротивлениях обычно являются:

1. диапазон усиливаемых частот F_мин; F_макс;
2. напряжение сигнала на входе усилителя U_вх;
3. выходное напряжение (или коэффициент усиления) U_вых (К)
4. допустимые величины частотных и нелинейных искажений М_зад, γ_зад.

Расчет усилителя следует начинать с выбора лампы и числа каскадов, которые обеспечат заданное усиление. Для реостатного каскада предварительного усиления выбирают триоды с высоким значением ц, порядка 20—100. При использовании экранированных ламп удается получить большее усиление, однако каскад с экранированной лампой потребляет больший ток от источника анодного питания и более дорог в изготовлении, так как в схему вводятся дополнительные элементы, необходимые для питания экранирующей сетки (R и С_бл). Следует иметь В виду, что усилитель надо рассчитывать с запасом по усилению:

Воспользовавшись приближенными формулами (236) и (237), выбираем типы ламп так, чтобы

К_общ = К₁К₂...К_n≥К_расч.

Коэффициент частотных искажений между каскадами делят поровну. Допустимый коэффициент частотных искажений каждого каскада усилителя определяют по формуле

где n — число каскадов усилителя.

Если задан коэффициент нелинейных искажений, то ил долю второго и последующих каскадов должны приходиться большие искажения. Так, например, при общем коэффициенте нелинейных искажений 3% для первого каскада следует задаться нелинейными искажениями γ₁ не более 1 —1,3%, а для второго γ₂ = 2÷1,7%. При этом надо иметь в виду, что

γ₁ + γ₂ ≤ γ_зад

Теперь можно приступить к расчету каждого каскада в отдельности. Сопротивление анодной нагрузки R_а определяется из условия допустимых частотных искажений для первого каскада:

где М_в1— допустимые частотные искажения в области верхних частот, приходящиеся на первый каскад. Отсюда

Если каскад выполнен на пентоде, то можно считать, что R_э = R_а, так как R_i>> R_э.

Сопротивление утечки  R_с = (5÷10) R_а.

На семействе статических характеристик выбранной лампы строим динамическую характеристику, соответствующую данному значению R_а. Первая точка динамической характеристики К определяется величиной анодного тока при напряжении на аноде, равном нулю:

Второй точкой динамической характеристики является точка на оси абсцисс, соответствующая Uа = Eа (рис. 138). Рис. 138. Динамическая характеристика усилителя на сопротивлениях.

На динамической характеристике выбираем исходную рабочую точку А, которой должно соответствовать напряжение смещения │Е_с│, большее, чем амплитуда входного сигнала, примерно на 0,5 в, так как только при выполнении этого условия усилитель будет работать без сеточного тока, т. е.

│E_с│≥U_{m вх}+ 0,5в.

Емкость переходного конденсатора С_с находим по формуле

Определяем коэффициент усиления

Полученный коэффициент усиления должен быть не меньше коэффициента усиления К₁, полученного в предварительном расчете при выборе лампы.

Сопротивление автоматического смещения

Ёмкость, шунтирующую R_к, определяем из условия

откуда

Элементы цепи экранирующей сетки:

Частотную характеристику каскада можно построить, воспользовавшись формулами, приведенными в настоящей главе.

Коэффициент нелинейных искажений, ограниченный третьей гармоникой анодного тока, можно определить графическим методом, путем, замера соответствующих отрезков динамической характеристики (см. рис.  138):

Полученный коэффициент нелинейных искажений γ₃ должен быть несколько меньше заданного коэффициента нелинейных искажений ух для данного каскада.

Если результаты расчета первого каскада получились удовлетворительными, то теперь следует приступить к расчету второго каскада. Входным напряжением сигнала для него является U_{вх II}= U_вх · K₁. Порядок расчета таков же, как для первого каскада.